(57)【要約】【課題】  可変気筒内燃機関において、減筒運転時における内燃機関の出力効率を高く維持する。【解決手段】  減筒運転中に吸気弁１５と排気弁１７とを常時閉弁した状態に維持したときのポンピング損失と行程損失と摩擦損失との総量を第１の損失総量ＦＣとして推定する手段と、減筒運転中に吸気弁を常時閉弁した状態に維持すると共に排気弁を常時開弁した状態に維持したときのポンピング損失と行程損失と摩擦損失との総量を第２の損失総量ＦＯとして推定する手段とを具備し、減筒運転時に上記第１の損失総量と上記第２の損失総量とを比較し、第１の損失総量の方が第２の損失総量よりも小さいときには吸気弁と排気弁とを常時閉弁した状態に維持し、第２の損失総量の方が第１の損失総量よりも小さいときには吸気弁を常時閉弁した状態に維持すると共に排気弁を常時開弁した状態に維持する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を具備し、これら複数の気筒のうち一部の気筒においてのみ燃焼を行わせる減筒運転とこれら複数の気筒全てにおいて燃焼を行わせる全筒運転とを選択的に行う可変気筒内燃機関において、減筒運転中に吸気弁と排気弁とを常時閉弁した状態に維持したときのポンピング損失と行程損失と摩擦損失との総量を第１の損失総量として推定する手段と、減筒運転中に吸気弁を常時閉弁した状態に維持すると共に排気弁を常時開弁した状態に維持したときのポンピング損失と行程損失と摩擦損失との総量を第２の損失総量として推定する手段とを具備し、減筒運転時に上記第１の損失総量と上記第２の損失総量とを比較し、第１の損失総量の方が第２の損失総量よりも小さいときには吸気弁と排気弁とを常時閉弁した状態に維持し、第２の損失総量の方が第１の損失総量よりも小さいときには吸気弁を常時閉弁した状態に維持すると共に排気弁を常時開弁した状態に維持することを特徴とする可変気筒内燃機関の制御装置。
【請求項２】
減筒運転時の圧縮行程中に排気弁を開弁しておいて圧縮上死点において閉弁するか、減筒運転時の排気行程中に排気弁を開弁しておいて排気上死点において閉弁するかによって減筒運転時に排気弁を常時閉弁した状態とすることを特徴とする請求項１に記載の可変気筒内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変気筒内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、複数の気筒を具備し、これら複数の気筒のうち一部の気筒においてのみ燃焼を行わせるいわゆる減筒運転とこれら複数の気筒全てにおいて燃焼を行わせるいわゆる全筒運転とを選択的に行う可変気筒内燃機関が開示されている。ところで、特許文献１によれば、減筒運転中に燃焼が行われない気筒（以下「休止気筒」という）において通常通りに吸気弁も排気弁も作動させると、当該休止気筒における圧縮工程や膨張行程において空気を圧縮したり膨張させたりすることからエネルギロスが発生し、また、吸気行程や排気行程において空気を吸入したり排出したりすることからポンピングロスが発生してしまうとある。こうしたエネルギロスやポンピングロスを少なくするために、特許文献１記載の可変気筒内燃機関では、減筒運転中に休止気筒においては、排気上死点のタイミングで吸気弁および排気弁を閉弁し、以後、減筒運転中、吸気弁も排気弁も閉弁した状態に維持している。
【０００３】
また、特許文献２にも、減筒運転と全筒運転とを選択的に行う可変気筒内燃機関が開示されている。ところで、特許文献２によれば、減筒運転中に休止気筒において吸気弁も排気弁も閉弁した状態に維持していると、減筒運転中に燃焼が行われている気筒（以下「稼動気筒」という）稼動気筒と休止気筒との間で圧縮行程時の筒内圧力に差が生じ、内燃機関のトルク変動が生じてしまうとある。こうしたトルク変動を抑制するために、特許文献２記載の可変気筒内燃機関では、減筒運転中に休止気筒においては、吸気行程において排気弁を開弁して排気ガスを休止気筒に吸入すると共に、この排気ガスを圧縮行程において圧縮し、その後、膨張行程において膨張させ、最後に、排気行程において排気弁を開弁して排気ガスを休止気筒から排出するようにしている。排気ガスの圧力は比較的高いことから、特許文献２記載の可変気筒内燃機関によれば、圧縮行程時の休止気筒内の圧力が比較的高くなり、圧縮行程時の稼動気筒内の圧力との差が小さくなることから、トルク変動が抑制されるのである。
【０００４】
【特許文献１】実開平５−４２６５２号公報
【特許文献２】特開２００１−１３２４８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上述したように、減筒運転と全筒運転とを選択的に行う可変気筒内燃機関において、減筒運転時における内燃機関の出力効率を高く維持することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、１番目の発明では、複数の気筒を具備し、これら複数の気筒のうち一部の気筒においてのみ燃焼を行わせる減筒運転とこれら複数の気筒全てにおいて燃焼を行わせる全筒運転とを選択的に行う可変気筒内燃機関において、減筒運転中に吸気弁と排気弁とを常時閉弁した状態に維持したときのポンピング損失と行程損失と摩擦損失との総量を第１の損失総量として推定する手段と、減筒運転中に吸気弁を常時閉弁した状態に維持すると共に排気弁を常時開弁した状態に維持したときのポンピング損失と行程損失と摩擦損失との総量を第２の損失総量として推定する手段とを具備し、減筒運転時に上記第１の損失総量と上記第２の損失総量とを比較し、第１の損失総量の方が第２の損失総量よりも小さいときには吸気弁と排気弁とを常時閉弁した状態に維持し、第２の損失総量の方が第１の損失総量よりも小さいときには吸気弁を常時閉弁した状態に維持すると共に排気弁を常時開弁した状態に維持する。
【０００７】
２番目の発明では、１番目の発明において、減筒運転時の圧縮行程中に排気弁を開弁しておいて圧縮上死点において閉弁するか、減筒運転時の排気行程中に排気弁を開弁しておいて排気上死点において閉弁するかによって減筒運転時に排気弁を常時閉弁した状態とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ポンピング損失と行程損失と摩擦損失との総量ができるだけ少なくなるので、減筒運転時における内燃機関の出力効率が高く維持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に、本発明が適用される可変気筒内燃機関が示されている。図１において、１は、機関本体を示している。機関本体１は、４つの気筒（燃焼室）２を具備する。なお、これら気筒２のうち３つの気筒には、符号「２」に併設して符号「２Ｂ」が付されているが、これら気筒は、後述する「稼動気筒」に相当し、残りの気筒には、符号「２」に併設して符号「２Ｂ」が付されているが、この気筒は、後述する「休止気筒」に相当する。
【００１０】
各気筒２には、それぞれ対応する吸気枝管３が接続されている。これら吸気枝管３は、１つの吸気管４に接続されている。また、各気筒２には、それぞれ対応する排気枝管５が接続されている。これら排気枝管５は、１つの排気管６に接続されている。一方、吸気管４には、各気筒２に吸入される空気の量を制御するためのスロットル弁８が配置されている。
【００１１】
図２は、図１の内燃機関の気筒の１つを示している。図２において、１１はシリンダヘッド、１２はシリンダブロック、１３はピストン、１４は気筒（燃焼室）、１５は吸気弁、１６は吸気ポート、１７は排気弁、１８は排気ポート、１９は燃料噴射弁、２０は点火栓をそれぞれ示している。吸気弁１５には、該吸気弁１５を開閉弁させる駆動装置（以下「吸気弁用駆動装置」という）２１が取り付けられている。この吸気弁用駆動装置２１は、吸気弁１５を自由なタイミングで開弁させたり閉弁させたりすることができる。一方、排気弁１７には、該排気弁１７を開閉弁させる駆動装置（以下「排気弁用駆動装置」という）２２が取り付けられている。この排気弁用駆動装置２２も、排気弁１７を自由なタイミングで開弁させたり閉弁させたりすることができる。
【００１２】
ところで、本発明の実施の形態では、図３のマップに基づいて、機関運転が制御される。すなわち、機関回転数Ｎが比較的小さく且つ要求負荷（すなわち、内燃機関に要求される負荷）Ｌが比較的小さい領域Ｉでは、減筒運転が行われる。この減筒運転では、４つの気筒２のうち一部の気筒（例えば、３つの気筒であり、以下これを「稼動気筒」という）２Ａに関してのみ、燃料噴射弁１９から燃料を噴射し、点火栓２０を作動して燃料に点火し、これにより、燃焼を行わせ、残りの気筒（例えば、１つの気筒であり、以下これを「休止気筒」という）２Ｂに関しては、燃料噴射弁１９からは燃料を噴射せず且つ点火栓２０も作動させず、したがって、燃焼を行わせない。一方、領域Ｉ以外の領域IIでは、全筒運転が行われる。この全筒運転では、４つの気筒２全てに関し、燃料噴射弁１９から燃料を噴射し、点火栓２０を作動して燃料に点火し、これにより、燃焼を行わせる。
【００１３】
ところで、内燃機関の出力効率に影響を及ぼすファクターとして、ポンピングロス（ポンピング損失）と、行程ロス（行程損失）と、フリクションロス（摩擦損失）とがある。ここで、ポンピングロスとは、燃焼室２内で往復動するピストン１３によって燃焼室２に気体を吸入したり該燃焼室２から気体を排出したりする際に発生する流抵抗に起因する損失であり、行程ロスとは、燃焼室２内で気体が圧縮されたり膨張されたりする際に発生する熱損失に起因する損失であり、フリクションロスとは、燃焼室２内で往復動するピストン１３と燃焼室２を画成する壁面との間で発生する摩擦に起因する損失である。
【００１４】
ここで、減筒運転時に、休止気筒２Ｂにおいて吸気弁１５と排気弁１７とを常時閉弁した状態に維持した場合、燃焼室２に気体が吸入されることも燃焼室２から気体が排出されることもないので、ポンピングロスは実質的に零となる。一方、この場合、ピストン１３が上下する毎に燃焼室２内の気体が圧縮されたり膨張されたりするので、行程ロスは比較的大きくなる。さらに、この場合、燃焼室２内の温度は徐々に低くなり、一般的に、燃焼室２内の温度が低くなると、フリクションロスが大きくなるので、この場合、フリクションロスは比較的大きくなる。
【００１５】
一方、減筒運転時に、休止気筒２Ｂにおいて吸気弁１５を常時閉弁した状態に維持すると共に排気弁１７を常時開弁した状態に維持した場合、燃焼室２に排気ガスが吸入されたり吸入した排気ガスが燃焼室２から排出されたりするので、ポンピングロスは比較的大きくなる。一方、この場合、燃焼室２内で気体が圧縮されたり膨張されたりすることはほとんどないので、行程ロスは実質的に零となる。さらに、この場合、燃焼室２内に排気ガスが吸入され、排気ガスの温度は比較的高いことから、燃焼室２内の温度が高くなり、フリクションロスは比較的小さくなる。
【００１６】
このように、減筒運転時の休止気筒２Ｂにおいて、吸気弁１５および排気弁１７を常時閉弁した状態に維持した場合と、吸気弁１５を常時閉弁した状態に維持すると共に排気弁１７を常時開弁した状態に維持した場合とでは、ポンピングロス、行程ロス、そして、フリクションロスの値が異なることになる。
【００１７】
そこで、本発明の実施の形態では、ポンピングロスと行程ロスとフリクションロスとを合計した総量（以下「損失総量」という）を、減筒運転時の休止気筒２Ｂにおいて、吸気弁１５および排気弁１７を常時閉弁した状態に維持した場合と、吸気弁１５を常時閉弁した状態に維持すると共に排気弁１７を常時開弁した状態に維持した場合とで、それぞれ算出する。そして、これら損失総量を比較し、減筒運転時の休止気筒２Ｂにおいて吸気弁１５および排気弁１７を常時閉弁した状態に維持した場合の損失総量の方が小さいときには、減筒運転時の休止気筒２Ｂにおいて吸気弁１５および排気弁１７を常時閉弁した状態に維持する。一方、吸気弁１５を常時閉弁した状態に維持すると共に排気弁１７を常時開弁した状態に維持した場合の損失総量の方が小さいときには、吸気弁１５を常時閉弁した状態に維持すると共に排気弁１７を常時開弁した状態に維持する。
【００１８】
これによれば、減筒運転中、休止気筒２Ｂにおける損失総量ができるだけ少なく維持されることから、内燃機関全体で見て、出力効率が向上する。
【００１９】
なお、上述した実施形態において、減筒運転時に休止気筒２Ｂにおいて吸気弁１５および排気弁１７を閉弁した状態に維持する場合には、少なくとも、吸気弁１５を閉弁した状態に維持したまま、吸気下死点または膨張下死点において排気弁１７を開弁させ、次いで、圧縮上死点または排気上死点において排気弁１７を閉弁し、そのまま閉弁した状態を維持するようにすればよい。
【００２０】
図４は、本発明に従って吸気弁１５および排気弁１７を制御するためのルーチンの一例を示している。図４のルーチンでは、始めに、ステップ１０において、減筒運転中であるか否かが判別される。ここで、減筒運転中とは、機関運転が完全に減筒運転に移行した状態を意味し、減筒運転への移行途中は含まれない。
【００２１】
ステップ１０において、減筒運転中であると判別されたときには、ステップ１１において、休止気筒２Ｂにおいて吸気弁１５を常時閉弁した状態に維持すると共に排気弁１７を常時開弁した状態に維持した場合のポンピングロスと行程ロスとフリクションロスとを合計した損失総量ＦＯが、休止気筒２Ｂにおいて吸気弁１５および排気弁１７を常時閉弁した状態に維持した場合のポンピングロスと行程ロスとフリクションロスとを合計した損失総量ＦＣよりも大きい（ＦＯ＞ＦＣ）か否かが判別される。
【００２２】
ステップ１１において、ＦＯ＞ＦＣであると判別されたときには、ステップ１２において、吸排気弁制御Ｉが実行される。この吸排気弁制御Ｉによれば、休止気筒２Ｂにおいて、吸気弁１５および排気弁１７が常時閉弁した状態に維持され、稼動気筒においては、通常通り、吸気行程において吸気弁１５が開弁され、排気行程において排気弁１７が開弁される。
【００２３】
一方、ステップ１１において、ＦＯ≦ＦＣであると判別されたときには、ステップ１３において、吸排気弁制御IIが実行される。この吸排気弁制御IIによれば、休止気筒２Ｂにおいては、吸気弁１５が常時閉弁した状態に維持されると共に排気弁１７が常時開弁した状態に維持され、稼動気筒においては、通常通り、吸気行程において吸気弁１５が開弁され、排気行程において排気弁１７が開弁される。
【００２４】
一方、ステップ１０において、減筒運転中ではないと判別されたとき、すなわち、全筒運転中であると判別されたときには、ステップ１４において、吸排気弁制御IIIが実行される。この吸排気弁制御IIIによれば、全ての気筒において、通常通り、吸気行程において吸気弁１５が開弁され、排気行程において排気弁１７が開弁される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明が適用される可変気筒内燃機関の全体図である。
【図２】図１に示されている可変気筒内燃機関の気筒の１つを示した図である。
【図３】機関運転を機関運転状態に応じて減筒運転とするか全筒運転とするかを決定するために用いられるマップであり、領域Ｉでは減筒運転が行われ、領域IIでは全筒運転が行われる。
【図４】本発明に従って吸気弁および排気弁を制御するためのルーチンの一例を示している。
【符号の説明】
【００２６】
１    機関本体
２    気筒
２Ａ    減筒運転中に稼動気筒となる気筒
２Ｂ    減筒運転中に休止気筒となる気筒
１５    吸気弁
１７    排気弁
【図１】
2006083762.tif 000003
【図２】
2006083762.tif 000004
【図３】
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【図４】
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